CN104859159A - 铺放带偏转半径预浸料的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铺放带偏转半径预浸料的装置及方法，包括压辊、压块、手持杆、连接杆和定位杆，方法成型步骤是：安装柔性垫圈；安放预浸料；选取压辊初始位置及铺放方向；确定连接杆方向；固定定位杆；施加压块进行铺放。该装置及方法，不借助昂贵的自动铺放设备，能完成普通手工铺放无法铺放出的质量均一、偏转均匀的预浸料圆弧，并可通过改变压块重量提供适应不同需要的铺放压力，能够铺放变半径预浸料圆弧，可用于预浸料工艺成型或其性能研究试验。

Description

铺放带偏转半径预浸料的装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种铺放带偏转半径预浸料的装置及方法，属于复合材料成型技术。

背景技术

[0002] 在某些复合材料零件成型或预浸料性能测试中，需要得到具有一定偏转半径的预浸料带或预浸料束。但用手工铺放无法完成这一操作；用自动铺放设备能完成这一操作，但其设备昂贵。

发明内容

[0003] 本发明旨在提出一种用于手工铺放带偏转半径预浸料的装置及方法，不借助昂贵的自动铺放设备，仅用简易的装置，完成铺放带偏转半径的预浸料圆弧。

[0004] 为了铺放带偏转半径的预浸料圆弧，本发明的技术解决方案是:

一种铺放带偏转半径预浸料的装置，包括压辊、压块、手持杆、连接杆和定位杆，手持杆的顶端连接有压块，手持杆的底端连接有压辊，手持杆的中部连接有连接杆的端部，连接杆的另一个端部连接在定位杆上，压辊采用柔性压辊，压辊包括柔性垫圈、设于内部的刚性支撑结构、芯轴，芯轴穿过刚性支撑结构的中部，柔性垫圈包裹在刚性支撑结构外，柔性垫圈采用圆环形垫圈，柔性垫圈包括若干内部垫圈、用于固定预浸料的外部垫圈，内部垫圈排列设置，外部垫圈的直径大于内部垫圈的直径，外部垫圈包括外部垫圈一、外部垫圈二，外部垫圈一设于内部垫圈之间或端部，夕卜部垫圈二设于内部垫圈之间或端部。

[0005] 进一步地，压块与手持杆、手持杆与定位杆、连接杆与定位杆的连接方式为承插式、扣接式、销栓式或螺栓式，连接杆分别与手持杆、定位杆垂直连接。

[0006] 进一步地，柔性垫圈采用弹性材料制成，弹性材料采用硅橡胶、聚氨酯或聚乙烯。

[0007] 进一步地，外部垫圈的半径比内部垫圈的半径大0.3-1.0mm。

[0008] 进一步地，所述压块为砝码或金属块。

[0009] 进一步地，手持杆包括顶杆和U型杆，顶杆的一个端部连接压块，顶杆的另一个端部连接U型杆，顶杆的中部连接有连接杆，U型杆分别连接芯轴的两端。

[0010] 一种采用上述任一项所述装置铺放带偏转半径预浸料的方法，包括以下步骤: 步骤一:安装柔性垫圈:在压辊的刚性支撑结构上安放柔性垫圈，通过调整外部垫圈的位置，使外部垫圈一、外部垫圈二的相邻侧面间距等于或大于待铺放预浸料的宽度，安装内部垫圈后，用刚性结构将所有垫圈固定在刚性支撑结构上，构成柔性压辊；

步骤二:安放预浸料:将带状预浸料安放在压辊中外部垫圈之间，给未铺放部分的预浸料提供1-5N的牵引力使其保持平直；

步骤三:选取压辊初始位置及铺放方向:将安放有预浸料的压辊放在铺放起始点，并使压辊的芯轴方向垂直于铺放方向，则压辊的芯轴方向即为偏转半径方向，也就是连接杆的方向；

步骤四:确定连接杆方向，连接压棍的芯轴与连接杆； 步骤五:根据所需偏转半径，固定定位杆位置:根据偏转半径，从铺放起始点开始，在连接杆上量取偏转半径，即得到偏转圆弧的圆心，在连接杆上偏转圆弧的圆心处固定定位杆；

步骤六:根据所需铺放压力，在手持杆上施加压块进行铺放，保持手持杆垂直于铺放面，并使未铺放的预浸料保持张力，在铺放起始点沿铺放方向，绕定位杆做绕轴运动，在铺放面上得到带偏转半径的预浸料圆弧。

[0011 ] 进一步地，铺放变半径预浸料的方法:

步骤七:完成步骤六，压棍运动至第二个铺放起始点时，在第二个铺放起始点处保持手持杆固定并垂直于铺放面、预浸料保持张力，从压辊上卸下连接杆和定位杆；

依照步骤一至步骤六，在压辊另一侧连接压辊的芯轴与连接杆，在连接杆上量取第二个铺放半径得到第二个偏转圆弧的圆心，在第二个偏转圆弧的圆心处固定定位杆，使压辊绕定位杆做绕轴运动，在铺放面上得到带第二个偏转半径的预浸料圆弧。

[0012] 进一步地，重复步骤七进行铺放连续变半径的预浸料圆弧。

[0013] 进一步地，所用铺放材料为分切的等宽单向预浸料。

[0014] 该种铺放带偏转半径预浸料的方法，可通过初始铺放方向和位置确定连接杆方向，然后根据铺放半径确定定位杆位置。具体为:

在安装柔性垫圈后，在两个半径略大的柔性垫圈间放入预浸料，使预浸料嵌入二者高出的高度中，其长度方向与压辊芯轴方向垂直，并绕压辊芯轴覆盖一定角度；调整压辊和预浸料整体结构的方向，将二者放置在铺放起始点，且压辊的芯轴方向垂直于初始铺放方向，使压辊均匀的压在预浸料上；根据压辊的芯轴方向，将连接杆与压辊的芯轴连上，二者结合后连接杆与压辊的芯轴方向重合。

[0015] 根据所铺放预浸料的铺放半径，从压辊中心计算长度，并在连接杆上量取这一长度，确定定位杆的位置，并将连接杆与定位杆连接起来。

[0016] 根据所需铺放压力，在手持杆上连接固定压块，使手持杆垂直于铺放面，牵引预浸料，然后缓慢匀速移动手持杆，使连接杆绕定位杆做绕轴旋转运动，完成预浸料圆弧的铺放。

[0017] 本发明的有益效果是:不借助昂贵的自动铺放设备，能完成普通手工铺放无法铺放出的质量均一、偏转均匀的预浸料圆弧，并可通过改变压块重量提供适应不同需要的铺放压力，能够铺放变半径预浸料圆弧，可用于预浸料工艺成型或其性能研宄试验。

附图说明

[0018]图1是本发明实施例用于手工铺放带偏转半径预浸料的装置的结构示意图；

图2为实施例中柔性压辊的结构示意图；

图3为通过调整柔性垫圈位置以适应不同宽度预浸料的示意图；

图4为实施例中柔性压辊铺放预浸料的侧视图；

图5为根据压辊初始铺放位置和方向，确定连接杆方向和定位杆位置，铺放预浸料圆弧的俯视图；

图6为实施例中铺放变半径预浸料的示意图。

[0019] 其中:01_压棍，02-压±夬，03-手持杆，04-连接杆，05-定位杆，06-模具表面，07-预浸料。

[0020] 0111-半径略大的柔性垫圈，0112-半径略小的柔性垫圈，012-刚性支撑结构，013-芯轴。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例

[0022] 图1示意了用手工铺放带偏转半径预浸料的装置，所述装置中的关键部分为柔性压辊01。

[0023] 如图2，压辊由柔性垫圈011、刚性支撑结构012和固定二者的芯轴013组成，芯轴013通过与手持杆03连接，使压辊01能够传递压力。柔性垫圈011中有两个半径略大的垫圈0111，以及其它半径略小的垫圈0112。垫圈0111的半径比垫圈0112的半径大约0.3-1.0mm，这样，将它们安装在刚性支撑结构012上时，两侧的垫圈0111比中间的垫圈0112高出约0.3-1.0mm，如图2所示，在将预浸料07安放在压辊上时，垫圈0111高出的部分起到了固定预浸料07边缘、防止预浸料07偏出的作用。

[0024] 如图3，当待铺放的预浸料07宽度较小时，通过改变垫圈0111的安装位置，使它们靠近压辊01中部，从而达到固定更窄的预浸料07的作用。

[0025] 实施例方法成型步骤是:安装柔性垫圈；安放预浸料；选取压辊初始位置及铺放方向；确定连接杆方向；固定定位杆；施加压块进行铺放。可不借助自动铺放设备、仅通过简易装置铺放带偏转半径的预浸料，适用于预浸料工艺成型或其性能测试。

[0026] 该种用手工铺放带偏转半径预浸料的方法:

如图4，将预浸料07安放在压辊01中垫圈0111之间，给未铺放部分的预浸料07提供1-5N的牵引力使其保持平直、避免在铺放过程中出现皱褶。由于垫圈011为柔性材料，在压力的作用下，垫圈0111高出的部分被压在铺放面06上，从而达到固定预浸料07的效果。图4中的铺放方向如图中尖头方向所示，

如图5，将安放有预浸料07的压辊01放在铺放起始点ft并使其芯轴013方向垂直于铺放方向，铺放方向如图5中尖头方向所示，则压辊01的芯轴013方向即为偏转半径方向，也就是连接杆04的方向；连接压辊芯轴013与连接杆04。根据偏转半径R，从0点开始，在连接杆04上量取R,即得到偏转圆弧的圆心产，在连接杆04上产处固定定位杆05。

[0027] 根据所需铺放压力，在手持杆03上连接压块02，保持手持杆03垂直于铺放面06，并使未铺放的预浸料07保持张力，在0点沿铺放方向，绕定位杆05做绕轴运动，在铺放面06上得到带偏转半径雄]预浸料圆弧07。

[0028] 图6示意出铺放变半径预浸料的方法:当运动至项寸，铺放半径变为怂，在G处保持手持杆03固定并垂直于铺放面06、预浸料07保持张力，从压辊01上卸下连接杆04和定位杆05 ;参照上述做法，铺放方向如图6中尖头方向所示，在压辊01另一侧连接压辊芯轴013与连接杆04，在连接杆04上量取导到新的偏转圆弧的圆心P2,在/¾¾固定定位杆05，使压辊01绕定位杆05做绕轴运动，在铺放面06上得到带偏转半径&的预浸料圆弧07ο

Claims (10)

1.一种铺放带偏转半径预浸料的装置，其特征在于:包括压辊、压块、手持杆、连接杆和定位杆，手持杆的顶端连接有压块，手持杆的底端连接有压辊，手持杆的中部连接有连接杆的端部，连接杆的另一个端部连接在定位杆上，压辊采用柔性压辊，压辊包括柔性垫圈、设于内部的刚性支撑结构、芯轴，芯轴穿过刚性支撑结构的中部，柔性垫圈包裹在刚性支撑结构外，柔性垫圈采用圆环形垫圈，柔性垫圈包括若干内部垫圈、用于固定预浸料的外部垫圈，内部垫圈排列设置，外部垫圈的直径大于内部垫圈的直径，外部垫圈包括外部垫圈一、外部垫圈二，外部垫圈一设于内部垫圈之间或端部，外部垫圈二设于内部垫圈之间或端部。

2.如权利要求1所述的铺放带偏转半径预浸料的装置，其特征在于:压块与手持杆、手持杆与定位杆、连接杆与定位杆的连接方式为承插式、扣接式、销栓式或螺栓式，连接杆分别与手持杆、定位杆垂直连接。

3.如权利要求1或2所述的铺放带偏转半径预浸料的装置，其特征在于:柔性垫圈采用弹性材料制成，弹性材料采用硅橡胶、聚氨酯或聚乙烯。

4.如权利要求3所述的铺放带偏转半径预浸料的装置，其特征在于:外部垫圈的半径比内部垫圈的半径大0.3-1.0mm。

5.如权利要求1或2所述的铺放带偏转半径预浸料的装置，其特征在于:所述压块为砝码或金属块。

6.如权利要求1或2所述的铺放带偏转半径预浸料的装置，其特征在于:手持杆包括顶杆和U型杆，顶杆的一个端部连接压块，顶杆的另一个端部连接U型杆，顶杆的中部连接有连接杆，U型杆分别连接芯轴的两端。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述装置铺放带偏转半径预浸料的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:安装柔性垫圈:在压辊的刚性支撑结构上安放柔性垫圈，通过调整外部垫圈的位置，使外部垫圈一、外部垫圈二的相邻侧面间距等于或大于待铺放预浸料的宽度，安装内部垫圈后，将所有垫圈固定在刚性支撑结构上，构成柔性压辊； 步骤二:安放预浸料:将带状预浸料安放在压辊的外部垫圈之间，给未铺放部分的预浸料提供1-5N的牵引力使其保持平直； 步骤三:选取压辊初始位置及铺放方向:将安放有预浸料的压辊放在铺放起始点，并使压辊的芯轴方向垂直于铺放方向，则压辊的芯轴方向即为偏转半径方向，也就是连接杆的方向； 步骤四:确定连接杆方向，连接压棍的芯轴与连接杆； 步骤五:根据所需偏转半径，固定定位杆位置:根据偏转半径，从铺放起始点开始，在连接杆上量取偏转半径，即得到偏转圆弧的圆心，在连接杆上偏转圆弧的圆心处固定定位杆； 步骤六:根据所需铺放压力，在手持杆上施加压块进行铺放，保持手持杆垂直于铺放面，并使未铺放的预浸料保持张力，在铺放起始点沿铺放方向，绕定位杆做绕轴运动，在铺放面上得到带偏转半径的预浸料圆弧。

8.如权利要求7所述的铺放带偏转半径预浸料的方法，其特征在于:铺放变半径预浸料的方法: 步骤七:完成步骤六，压棍运动至第二个铺放起始点时，在第二个铺放起始点处保持手持杆固定并垂直于铺放面、预浸料保持张力，从压辊上卸下连接杆和定位杆； 依照步骤一至步骤六，在压辊另一侧连接压辊的芯轴与连接杆，在连接杆上量取第二个铺放半径得到第二个偏转圆弧的圆心，在第二个偏转圆弧的圆心处固定定位杆，使压辊绕定位杆做绕轴运动，在铺放面上得到带第二个偏转半径的预浸料圆弧。

9.如权利要求8所述的铺放带偏转半径预浸料的方法，其特征在于，重复步骤七进行铺放连续变半径的预浸料圆弧。

10.如权利要求7所述的铺放带偏转半径预浸料的方法，其特征在于:所用铺放材料为分切的等宽单向预浸料。